CC BY
54
8. Пименов М.Г., Власова Н.В. и др. Семейство Apiaceae, или Umbelliferae - Сельдерейные или Зонтичные // Флора Сибири. Т. 10. Geraniaceae - Cornaceae. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1996. - С. 123-194.
9. Растительные ресурсы СССР. Т. 4. Сем. Rutaceae - Elaeagnaceae. - Л.: Наука, 1988. - 335 с.
10. Ткачев А.В. Библиотека хромато-масс-спектрометрических данных летучих веществ растительного происхождения. - Новосибирск: Офсет, 2006. - 655 с.
11. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). - СПб.: Наука, 1995. - 992 с.
Тараскин Василий Владимирович, аспирант, Бурятский государственный университет, 670000, Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, [email protected]
Раднаева Лариса Доржиевна, доктор химических наук, профессор, зав. кафедрой фармации, Бурятский государственный университет, 670000, Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, [email protected]
Жигжитжапова Светлана Васильевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, лаборатория химии природных систем, Байкальскй институт природопользования СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 8
Аненхонов Олег Арнольдович, кандидат биологических наук, зав. лабораторией флористики и геоботаники, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, , 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 8
Жамсаранжав Ганбаатар, кандидат химических наук, институт химии и химической технологии Монгольской академии наук, Улан-Батор, Монголия
Taraskin Vasiliy Vladimirovich, postgraduate student, Buryat State University. 670000, Ulan-Ude, Smolin str., 24a.
Radnaeva Larisa Dorzhievna, doctor of chemistry, professor, head of department of pharmacy, Buryat State University. 670000, Ulan-Ude, Smolin str., 24a.
Zhigzhitzhapova Svetlana Vasilievna, candidate of biology, senior researcher, laboratory of chemistry of natural systems, Baikal Institute of Nature Management, SB RAS. 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova str, 8.
Anenkhonov Oleg Arnol'dovich, candidate of biology, head of laboratory of floristics and geobotany, Institute of General and Experimental Biology SB RAS. 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova str, 6.
Zhamsaranzhav Ganbaatar, candidate of chemistry, Institute of Chemistry and Chemical Technologies MAS. Mongolia, 210351, Ulaanbaatar.
УДК 547 (517.3)
ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА РАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ СТЕПНЫХ СООБЩЕСТВ МОНГОЛИИ
Л.Б. Буянтуева, Баттогтох Баярмаа, Е.Ю. Абидуева, Жимису
Работа выполнена при поддержке гранта МО РФ РНП 2.1.1/2165 и программы "Фундаментальные исследования и высшее образование" (НОЦ-017 "Байкал")
Проведено исследование химического состава степных растений Монголии. Изученные степные фитоценозы по содержанию основных органических соединений (белков, жиров и клетчатки) имеют хорошую питательную ценность. Согласно нормам обеспеченности растений микроэлементами отмечен дефицит цинка и меди. С целью профилактики заболеваний, связанных с дефицитом данных микроэлементов необходима оптимизация содержания их путем обогащения ими кормовых растений.
Ключевые слова: органические вещества, растительный опад, макро-, микроэлементный состав, ветошь, фитомасса, кормовая ценность, нейтрально-детергентной клетчатки, кислотно-детергентная клетчатка.
CHARACTERISTICS OF CHEMICAL COMPOSITION OF STEPPE COMMUNITIES PLANT RESIDUES IN MONGOLIA L.B. Buyantueva, Bayarma Battogtokh, E.Yu. Abidueva, Jimuse
The chemical composition of steppe plants of Mongolia was researched. The investigated steppe phytocenosis has a good nutritional value, defined by the content of basic organic compounds (proteins, fats, fiber). According to the norms ofplant availability by micronutrients the deficiency of zinc and copper was marked. In order to prevent diseases, associated with deficiency of these micronutrients, their content should be optimized by enriching forage plants with them.
Keywords: organic substance, plant litter, macro-, microelement composition, rags, phytomass, forage value, neutral-detergent fiber, acid-detergent fiber.
Степи Монголии играют исключительно важную роль в жизни и хозяйственной деятельности их жителей. Они широко используются под пастбища и являются дешевым источником кормов для основной отрасли сельского хозяйства - животноводства. Степные растительные сообщества в сравнении с другими типами растительности испытывают наибольшее антропогенное воздействие. В ре-
2011/3
зультате происходит нарушение их структуры и как следствие изменение химического состава. Исследование особенностей химического состава степных экосистем Монголии является актуальным в связи с необходимостью сохранения и рационального использования этих уникальных природных экосистем.
Основной целью нашей работы было исследование химического состава растительных остатков степных фитоценозов Монголии.
Объект и методы исследования
Для исследования химического состава растительных остатков использовали надземные (живые и мертвые) и подземные части (корни) растений степных фитоценозов Монголии: змеевково-ковыльного сообщества из караганы, разнотравно-змеевково-ковыльного, мятликово-ковыльного и житняково-змеевково-ковыльного сообществ.
Сбор растительного материала проводился в период массовой вегетации в 2010 г. на территории аймаков Хэнтэй, Сухэ-Баатор и Дорнод.
Химический анализ включал определение органического вещества и элементного состава растительного опада. Целлюлозу определяли по модифицированному методу Кюршнера-Ганека, лигнин -по методу Классона, жиры методом экстракции в аппарате Сокслета. Содержание протеина рассчитывали по общему азоту умножением на коэффициент 6,25. Сахар, крахмал определяли методом экстракции с антроновым реактивом. Содержание фракций клетчатки ЛБЕ и КББ (нейтрально-детергентной и кислотно-детергентной клетчатки) определяли с помощью кислотного и нейтрального детергента [1]. Определение содержания Бе, Си, 2п, Мп, Со, Сг, С<1, в полученных минерализатах осуществляли на атомно-абсорбционном спектрофотометре 80ЬЛЛЯ М6; Са и Mg - комплексоно-метрическим методом; N -титриметрическим методом по Кьельдалю, Р - фотометрическим ванадие-вомолибдатным методом; №, К - определяли методом пламенной фотометрии (фотометр ПФ-1) [2].
Результаты исследования
Знание химического состава растительных остатков дает представление о кормовой их ценности. От качества корма зависит поедаемость, перевариваемость и соответственно уровень продуктивности животных [3, 4]. При этом одной из важнейших характеристик качества растений является содержание в них основного питательного вещества - протеина. В зеленой фитомассе исследуемых растительных образцов содержание белков составляет от 10,2 до 13,4%. Больше всего протеинов (13,4%) обнаружено в растительных остатках змеевково-ковыльного сообщества, произрастающего на территории аймака Хэнтэй. В мертвой надземной фитомассе количество белка заметно снижается и составляет от 6,50 до 7,44%. В подземной фитомассе содержание белка составляет 7,75-9,31%.
Одним из основных критериев качества растений служит содержание клетчатки. При высоком (больше 25% в пересчете на сухое вещество), а также низком содержании клетчатки происходит снижение перевариваемости и усвояемости растительных остатков животными. Кроме того, целлюлоза способна связывать доступную воду, поэтому низкое его содержание вызывает у животных нарушение водного баланса. В зеленой фитомассе исследованных растительных образцов содержание целлюлозы составляет от 23,6-27,4%. В мертвой надземной фитомассе и в корнях количество клетчатки значительно увеличивается и составляет от 28,3 до 43,1% и от 28,3 до 35,1% соответственно. Для объективной характеристики поедаемости и перевариваемости животными степных растений исследуемых фитоценозов были исследованы запасы нейтрально-детергентной клетчатки ^ББ) и кислотно-детергентной клетчатки (ЛББ). Содержание NDF и ЛББ в живой надземной фитомассе составило 46,2-49,5 и 32,9-35,4% соответственно. Полученные данные соотношения двух этих фракций (1:1,1-1,4) соответствуют нормальному процессу пищеварения и усвоения питательных веществ животными (табл. 1).
Большой интерес представляют данные водорастворимых углеводов (сахара и крахмала) в растительных кормах [5, 6]. Они являются не только питательными веществами (энергетическим субстратом) для животных, но и служат пищей для микроорганизмов, населяющих преджелудки и используются ими для синтеза белка. Содержание сахара и крахмала в растительных образцах надземной живой фитомассы колеблется от 0,07 до 15,20% и от 1,24 до 6,88% соответственно. В мертвой надземной фитомассе концентрация данных веществ значительно снижается, а в подземной фитомассе отмечены их следовые значения. В энергообеспечении всех жизненных функций животных вместе с углеводами принимают активное участие жиры. Они также необходимы для построения клеточных структур. В надземной зеленой массе содержание жиров составляет 2,28-4,58%, в мертвой фитомассе - 0,81-1,26%.
Таблица 1
Органические вещества растительного опада степных сообществ Монголии (в %, в воздушно-сухом веществе)
Растительные образцы Пло- щадки Влаж ность Органические вещества, в % Зола ЛБЕ 1ЯБЕ
сахар жиры крахмал сырой протеин сырая клетчатка
Зеленая фитомасса 1 5,6 7,20 2,28 1,78 12,1 23,6 7,25 3,4 46,8
2 6,8 15,20 3,74 2,68 11,4 24,7 5,66 32,9 46,2
3 5,0 5,60 3,68 6,88 13,4 25,1 5,51 34,0 47,8
4 6,2 9,95 4,58 1,24 10,2 27,4 6,52 35,4 49,7
5 7,4 7,17 3,49 3,55 10,2 26,6 4,39 35,2 49,5
Мертвая фитомасса 1 5,6 2,90 1,04 4,93 7,12 35,7 14,13 - -
2 5,2 1,33 - 3,95 5,06 43,1 35,98 31,3 44,0
3 4,8 0,07 0,88 2,68 7,44 39,4 15,28 38,8 54,5
4 5,8 1,91 0,81 2,94 6,50 34,2 15,25 42,6 59,9
5 4,0 1,35 1,26 3,57 6,50 28,3 15,68 38,7 54,5
Корни 1 6,0 следы следы следы 9,31 28,3 13,19 - -
2 4,4 - - - 9,12 33,9 19,10 - -
3 4,4 - - - 8,25 30,5 40,49 песок - -
4 3,6 - - - 8,50 35,2 15,61 - -
5 3,6 - - - 7,75 35,1 39,37 песок - -
- - не исследовано
Большой интерес представляет также изучение запасов макро- и микроэлементов в исследуемых растительных образцах. Особое значение имеет исследование азота, фосфора и калия, лимитирующих рост и развитие растений (табл. 2). Общие запасы азота в надземной части живых растений составляют 0,81-1,94%, калия - 0,27-1,30% и фосфора - 0,03-0,16%. Запасы данных элементов, особенно калия, в мертвой надземной фитомассе заметно снижаются. Видимо, это обусловлено оттоком этих элементов из стареющих тканей. Содержание азота составляет 0,81-1,14%, фосфора - 0,04-0,06% и калия - 0,23-0,39%. В подземной фитомассе значительно снижается концентрация фосфора, калия и в меньшей степени азота. Заметно увеличивается содержания магния.
Несмотря на различные концентрации, макроэлементы, содержащиеся в надземной (живой и мертвой) и подземной (корнях) фитомассе исследуемых образцов, составляют общие следующие аккумулятивные ряды:
надземная (живая) - N>K>Ca>P>Mg; надземная (мертвая) - Са> N> К> Mg> Р; подземная (корни) - N> Са> К> Mg> Р.
Биологические достоинства растительных кормов наряду с определенным содержанием органических соединений характеризуются наличием и микроэлементов. Многие микроэлементы входят в структуру таких биологически активных веществ, как витамины, ферменты, гормоны, и принимают непосредственное участие в сложных обменных процессах в организме животных. Поэтому недостаточное содержание отдельных химических элементов в пастбищной траве и других растительных кормах пагубно отражается на организме животных. Среди микроэлементов, обеспечивающих нормальный обмен веществ в животном организме, особое место занимают медь, кобальт, марганец, цинк и железо [7, 8]. Общие запасы этих микроэлементов в исследуемых растительных образцах надземной живой фитомассы представлены в таблице 2.
Сравнение наших данных содержания макро- и микроэлементов в исследуемых образцах с пороговыми концентрациями данных элементов в кормовых растениях [9] позволило выявить недостаточную их обеспеченность Р, Мg, 2п и частично Си. В пределах нормы и выше отмечены микроэлементы N Са, К, Мп, РЬ, Cd и Бе соответственно.
Таким образом, зеленая масса изученных степных фитоценозов соответственно своим биохимическим показателям имеет относительно хорошую кормовую ценность. Однако при выпасе животных
2011/3
на зимней ветоши, где наблюдается недостаточность протеина, каротина, фосфора и других важных элементов питания, необходимо обязательно вскармливать животных хорошим сеном и концентрированными кормами. С целью профилактики заболеваний, связанных с дефицитом микроэлементов (Р, М§, 2п, и Си), необходима оптимизация содержания их путем обогащения ими кормовых растений.
Таблица 2
Элементарный химический состав растительных остатков (в воздушно-сухом веществе)
степных фитоценозов Монголии
Растительные образцы Пло- щадка Макроэлементы, в % Микроэлементы, мг/кг
N P Ca Mg К Zn Cu Mn Fe Pb Cd
Зеленая фитомасса 1 1,94 0,16 0,94 следы 1,30 13,94 6,24 38,07 142,47 1,78 0,10
2 1,82 0,09 0,69 0,08 1,10 10,54 3,90 17,27 100,56 0,38 0,03
3 2,14 0,11 0,66 0,06 1,12 11,21 4,99 17,87 176,65 0,52 0,01
4 1,64 0,13 0,50 0,13 1,09 8,28 2,12 20,76 165,79 0,24 0,01
5 1,63 0,09 0,48 0,07 0,89 8,05 2,59 15,94 171,94 0,60 0,02
Мертвая фитомасса 1 1,14 0,06 1,20 0,13 0,45 - - - - - -
2 0,81 0,03 0,92 0,11 0,28 - - - - - -
3 1,19 0,04 1,67 0,24 0,27 - - - - - -
4 1,04 0,05 0,82 0,07 0,39 - - - - - -
5 1,04 0,06 1,19 0,11 0,23 - - - - - -
Корень 1 1,49 0,06 0,89 0,33 0,49 - - - - - -
2 1,46 0,05 1,32 0,23 0,30 - - - - - -
3 1,32 0,03 0,81 0,05 0,34 - - - - - -
4 1,36 0,06 0,50 0,05 0,41 - - - - - -
5 1,24 0,05 0,66 0,09 0,41 - - - - - -
- - не исследовано.
Литература
1. Методы биохимических исследований растений / под ред. Л.И. Ермакова. - Л.: Агропромиздат, 1987. - С. 161-162.
2. Практикум по агрохимии / под ред. Б.А. Ягодина. - М.: Агропромиздат, 1987. - 143 с.
3. Меркушева М.Г., Убугунов Л.Л., Лаврентьева И.Н. Биопродуктивность и химический состав надземной и подземной фитомассы растительности степных пастбищ Западного Забайкалья // Агрохимия. - 2000. - №12. - С. 36-44.
4. Кашин В.К., Иванов Г.М. Содержание микроэлементов в растениях Юго-Западного Забайкалья. Ресурсы растительного покрова Забайкалья и их использование. - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО АН СССР, 1991. - 185 с.
5. Богомолов В.В. Как достоверно определить энергетическую питательную ценность корма // Сельскохозяйственные вести. - 2009. - №3. - С. 65-69.
6. Биохимия кормов Бурятской АСССР / отв. ред. С.Н. Балдаев. - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ, 1978. - 85 с.
7. Ковальский В.В. Микроэлементы в растениях и кормах. - М.: Колос, 1971. - 185 с.
8. Жамьянова Б.Б., Чимитдоржиева Г.Д. Растительные остатки - главный фактор плодородия дефлированных почв // Агрохимия. - 1995. - №9. - С. 25-30.
9. Продукционные процессы в пойменных фитоценозах бассейна р.Селенги / отв. ред. М.Г. Меркушева. - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2009. - 392 с.
Буянтуева Любовь Батомункуевна, кандидат биологических наук, доцент, кафедра экспериментальной биологии, Бурятский государственный университет, 670000, Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, тел. 8(3012)663992, [email protected]
Баттогтох Баярмаа, научный сотрудник, Монгольская ассоциация по менеджменту пастбищ, Монголия, Улан-Батор, район Баянзурх, микрорайон №3, тел. 976-11-453757, bayarmaa@grenngold
Абидуева Елена Юрьевна, доктор биологических наук, старший научный сотрудник, лаборатория микробиологии, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьянова, 6, тел. 8(3012)434902, abidue-va [email protected]
Жимису, научный сотрудник. Институт Китайской академии сельскохозяйственных наук, г.Хух Хото, Китай.
Buyantueva Lyubov' Batomunkuevna, candidate of biology, department of experimental biology, Buryat State University. 670000, Ulan-Ude, Smolin str., 24a.
Battogtokh Bayarmaa, researcher, Mongolian Association on Pasture Management, Mongolia, Ulaanbaator.
Abidueva Elena Yurievna, doctor of biology, senior researcher, laboratory of microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS. 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova str, 6.
Jimuse, grassland researcher, institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Huh Khoto, China.
